粤教版高中物理必修第三册第5章章末综合提升课件+学案+测评含答案
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主题1 电功、电热、电功率、热功率
1．电功、电热
纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
比较项 | 纯电阻电路 | 非纯电阻电路 |
实例 | 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等 | 工作中的电动机、电解槽、日光灯等 |
能量 转化 | 电路中消耗的电能全部转化为内能W＝Q | 电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能W>Q |
电功的 计算 | W＝UIt＝I2Rt＝t | W＝UIt |
电热的 计算 | Q＝UIt＝I2Rt＝t | Q＝I2Rt |
2．电功率、热功率
比较项 | 意义 | 公式 | 联系 |
电功率 | 单位时间内电流所做的功 | P＝UI | 对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电>P热 |
热功率 | 单位时间内导体产生的热量 | P＝I2R |
【典例1】 一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是( )
A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
C [电饭煲与洗衣机都与电源并联，电源两端电压相等，均为220 V，由欧姆定律可求得电饭煲的电阻为R1＝＝ Ω＝44 Ω，但洗衣机不是纯电阻用电器，由R2＝＝440 Ω求得的电阻是错误的，所以A项错误；它们消耗的电功率分别为P1＝UI1＝1 100 W，P2＝UI2＝110 W，所以B项错误；电饭煲和洗衣机在1 min内产生的电能分别为Q1＝P1t＝6.6×104 J，Q2＝P2t＝6.6×103 J，所以C项正确；因洗衣机的内阻未知，无法比较二者的发热功率，所以D项错误。]
电饭煲是纯电阻用电器，特点是W电＝Q，即UIt＝t＝I2Rt。
洗衣机是非纯电阻用电器，特点是W电＞Q，即UIt＝I2Rt＋E其他。
主题2 电源的各种功率和效率
1．电源的功率及效率问题：
电源总功率 | 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 |
纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ | |
电源内部消耗的功率 | P内＝I2r＝P总－P出 |
电源的输出功率 | 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 |
纯电阻电路：P出＝I2R＝ | |
电源的效率 | 任意电路：η＝×100%＝×100% |
纯电阻电路：η＝×100% |
2．纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系：
(1)表达式：P出＝I2R＝＝。
(2)关系图像
①如图所示图像可知：随着外电阻的增大，输出功率先增大后减小，即：
{a．当R<r时：R↑→P出↑
b．当R>r时：R↑→P出↓}
②当R＝r时，输出功率最大，为Pm＝。
注意：解决最大功率问题的两点注意
(1)解决最大功率问题时，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用P＝I2R＝分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解。
(2)电源输出功率最大时，效率不是最大，只有50%。
【典例2】 在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝4.0 cm。电源电动势E＝400 V，内电阻r＝20 Ω，电阻R1＝1 980 Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0＝1.0 m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q＝1.0×10－7 C，质量m＝2.0×10－4 kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g＝10 m/s2。求：
(1)A、B两金属板间的电压的大小U；
(2)滑动变阻器消耗的电功率P；
(3)电源的效率η。
[解析] (1)小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有：
－qU－mgd＝0－mv，
解得：U ＝ 200 V。
(2)设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流
I＝，而U＝IR，
解得：R＝2×103 Ω
滑动变阻器消耗的电功率P＝＝20 W。
(3)电源的效率η＝＝＝99.5%。
[答案] (1)200 V (2)20 W (3)99.5%
电容器与滑动变阻器并联，两者两端的电压相等，电路稳定后，电容器支路中没有电流。
